Phương pháp gia công đặc biệt

Chia sẻ: Nguyen Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:243

2
841
lượt xem
426
download

Phương pháp gia công đặc biệt

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

các phương pháp gia công đặc biệt có khả năng gia công được tất cả vật liệu mới với bất kỳ cơ tính nào , gia công được hầu hết các chi tiết phức tạp mà các phương pháp gia công truyền thống rất khó thực hiện hoặc không thực hiện được . tiết kiệm được thời gian , nguyên vật liệu đạt độ chính xác cao . hoàn toàn cơ khí hóa và tự động hóa . đó là các ưu điểm nổi bật của các phương pháp gia công đặc biệt . các bạn tham khảo các phương...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Phương pháp gia công đặc biệt

  1. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT LÔØI NOÙI ÑAÀU PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT laø moân khoa hoïc chuyeân ngaønh cô khí cheá taïo maùy. Phöông phaùp naøy ra ñôøi nhaèm thay theá giaûi quyeát cho caùc phöông phaùp gia coâng coå ñieån nhö : Tieän, Phay, Baøo, Khoan, Khoeùt, Doa, Maøi, Xoïc, Chuoát, . . . Vì gia coâng coå ñieån gia coâng khoâng ñöôïc hoaëc gia coâng khoâng ñaït hieäu quaû kinh teá – kyõ thuaät ñoái vôùi vaät lieäu môùi, do vaät lieäu môùi coù ñaëc ñieåm : Ñoä cöùng vaø ñoä beàn cao, Khaû naêng chòu vaø choáng maøi moøn cao, chòu ñöïng toát trong moâi tröôøng hoaù chaát, . . . PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT coù khaû naêng gia coâng taát caû vaät lieäu môùi vôùi baát kyø cô tính naøo, gia coâng haàu haàu heát caùc chi tieát phöùc taïp, tieát kieäm ñöôïc nguyeân vaät lieäu, ñaït ñoä chính xaùc cao vaø hoaøn toaøn cô khí hoaù, töï ñoäng hoaù. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT ñöôïc xaây döïng töôøng minh veà cô sôû lyù thuyeát, nguyeân lyù laøm vieäc, khaû naêng coâng ngheä, ñaëc ñieåm kyõ thuaät, khaû naêng öùng duïng, . . . cuûa caùc phöông phaùp gia coâng môùi, taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho ñoïc giaû quy hoaïch ôû thöïc tieãn saûn xuaát. Quyeån saùch PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT ñöôïc hoaøn thaønh sau nhieàu naêm tham khaûo, nghieân cöùu vaø giaûng daïy ôû Ñaïi hoïc Coâng Nghieäp TP.HCM. Ngoaøi chöùc naêng giaùo khoa cho caùc heä Ñaïi hoïc, quyeån saùch coøn laø taøi lieäu nghieân cöùu cho caùc Kyõ sö, hoïc vieân Cao hoïc vaø caùn boä kyõ thuaät trong ngaønh cheá taïo maùy. Trang -1-
  2. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT Taùc giaû xin chaân thaønh caûm ôn : Ban Giaùm Hieäu tröôøng Ñaïi hoïc Coâng Nghieäp TP.HCM Ban chuû nhieäm Khoa Cô Khí cuøng ñoàng nghieäp luoân ñoäng vieân, giuùp ñôõ vaø taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi cho Taùc giaû hoaøn thaønh nhieäm vuï. Ñaëc bieät xin caûm ôn KS.Ñoaøn Buøi Minh Theá ñaõ tham gia soaïn baûn thaûo. Duø raát coá gaéng vaø caån thaän nhöng do ñieàu kieän khaùch quan vaø chuû quan neân khoù traùnh khoûi sai soùt. Taùc giaû mong nhaän ñöôïc yù kieán ñoùng goùp xaây döïng cuûa ñoàng nghieäp vaø baïn ñoïc. Moïi yù kieán xin gôûi veà : Boä moân Cheá taïo maùy – Khoa Cô Khí – Tröôøng Ñaïi hoïc Coâng Nghieäp TP.HCM. 12 – Nguyeãn Vaên Baûo – Phöôøng 4 – Quaän Goø Vaáp –TP.HCM. Soá ñieän thoaïi : (08).9850875 Taùc giaû ÑINH VAÊN ÑEÄ Trang -2-
  3. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT MUÏ C LUÏ C Chöông 1 : TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT I. Nhu caàu veà caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät ............... 07 II. Phaân loaïi caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät ................. 09 III. Ñaëc tröng cuûa caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät ........ 10 IV. Tính öu vieät cuûa phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät ........... 13 Chöông 2 : CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG CÔ A . Gia coâng sieâu aâm I. Khaùi nieäm ......................................................................... 14 II. Nguyeân lyù gia coâng ......................................................... 14 III. Cô sôû lyù thuyeát cuûa gia coâng sieâu aâm ............................ 18 IV. Thieát bò vaø duïng cuï ........................................................ 26 V. Caùc thoâng soá coâng ngheä .................................................. 30 VI. Moät soá coâng ngheä gia coâng baèng sieâu aâm 1) Khoan - Khoeùt - Doa baèng sieâu aâm ............................. 37 2) Maøi - Caét - Xeû raõnh baèng sieâu aâm ............................... 42 VII. Ñaëc ñeåm - phaïm vi öùng duïng ....................................... 46 B. Gia coâng tia nöôùc vaø gia coâng tia nöôùc coù haït maøi I. Khaùi nieäm ......................................................................... 50 II. Nguyeân lyù gia coâng ......................................................... 51 III. Cô sôû lyù thuyeát ............................................................... 53 IV. Thieát bò vaø duïng cuï ........................................................ 58 V. Caùc thoâng soá coâng ngheä .................................................. 77 VI. Öu ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng ...................................... 95 Trang -3-
  4. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT C. Gia coâng doøng haït maøi I. Khaùi nieäm ....................................................................... 100 II. Nguyeân lyù gia coâng ....................................................... 100 III. Moät soá thoâng soá coâng ngheä .......................................... 101 IV. Phaïm vi öùng duïng ........................................................ 101 Chöông 3 : CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG HOÙA I. Nguyeân lyù gia coâng ........................................................ 102 II. Caùc phöông phaùp coâng ngheä vaø khaû naêng coâng ngheä ....................... 102 III. Caùc phöông phaùp gia coâng hoùa 1) Phay hoùa .................................................................... 106 2) Taïo phoâi hoùa .............................................................. 107 3) Khaéc hoùa ................................................................... 109 4) Gia coâng quang hoùa ................................................... 109 Chöông 4 : CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑIEÄN HOÙA I. Khaùi nieäm ....................................................................... 111 II. Nguyeân lyù gia coâng ....................................................... 111 III. Cô sôû lyù thuyeát ............................................................. 113 IV. Maùy vaø duïng cuï gia coâng ............................................ 114 V. Caùc thoâng soá coâng ngheä ................................................ 116 VI. Phaïm vi öùng duïng ........................................................ 121 VII. Caùc phöông phaùp gia coâng ñieän hoùa 1) Maøi ñieän hoùa ............................................................. 122 2) Ñaùnh boùng ñieän hoùa .................................................. 128 3) Gia coâng loã ñieän hoùa ................................................. 134 4) Laøm saïch bavia baèng ñieän hoùa .................................. 136 Trang -4-
  5. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT Chöông 5 : CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG NHIEÄT A. Phöông phaùp gia coâng tia löûa ñieän I. Khaùi nieäm ....................................................................... 138 II. Cô sôû lyù thuyeát .............................................................. 138 III. Nguyeân lyù gia coâng ...................................................... 142 IV. Duïng cuï vaø thieát bò ...................................................... 144 V. Caùc thoâng soá coâng ngheä ................................................ 167 VI. Phoøng chaùy vaø phoøng hoä lao ñoäng trong gia coâng tia löûa ñieän ...................... 188 VII. Caùc öùng duïng cuûa gia coâng tia löûa ñieän ..................... 188 VIII. Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng ................................ 195 B. Phöông phaùp gia coâng caét daây tia löûa ñieän I. Khaùi nieäm ....................................................................... 199 II. Nguyeân lyù gia coâng ....................................................... 199 III. Duïng cuï vaø thieát bò ...................................................... 201 IV. Caùc thoâng soá coâng ngheä .............................................. 206 V. Öu - Nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng ........................ 206 C. Phöông phaùp gia coâng chuøm tia ñieän töû I. Khaùi nieäm ....................................................................... 208 II. Nguyeân lyù gia coâng ....................................................... 209 III. Cô sôû lyù thuyeát ............................................................. 212 IV. Duïng cuï vaø thieát bò ...................................................... 213 V. Caùc thoâng soá coâng ngheä ................................................ 216 VI. Phaïm vi öùng duïng vaø höôùng phaùt trieån ........................ 218 VII. Öu - Nhöôïc ñieåm ........................................................ 219 D. Phöông phaùp gia coâng chuøm tia laser I. Khaùi nieäm ....................................................................... 221 II. Nguyeân lyù gia coâng ....................................................... 222 Trang -5-
  6. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT III. Cô sôû cuûa phöông phaùp gia coâng baèng chuøm tia laser.............................. 224 IV. Duïng cuï vaø thieát bò gia coâng ........................................ 227 V. Caùc thoâng soá coâng ngheä ................................................ 230 VI. Öu - Nhöôïc ñieåm - Phaïm vi öùng duïng vaø phöông phaùp phaùt trieån ................... 233 E. Phöông phaùp caét hoà quang I. Khaùi nieäm cô baûn ........................................................... 237 II. Nguyeân lyù gia coâng ....................................................... 237 III. Duïng cuï vaø thieát bò gia coâng ........................................ 238 IV. Caùc thoâng soá coâng ngheä .............................................. 240 V. Phaïm vi öùng duïng ......................................................... 241 Trang -6-
  7. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT Chöông 1 TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT Muïc tieâu : Sau khi hoïc nghieân cöùu xong chöông naøy, ngöôøi nghieân cöùu coù khaû naêng sau - Hieåu nhu caàu veà phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät. - Phaân loaïi caùc phöông phaùp gia coâng. - Bieát ñöôïc ñaëc tröng caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät. - Hieåu bieát tính öu vieät cuûa phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät. I. Nhu caàu veà caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät : - Caùc phöông phaùp gia coâng truyeàn thoáng, ví duï nhö : tieän, phay, baøo, khoan, khoeùt doa, . . . duøng duïng cuï caét ñeå taùch phoi ra khoûi beà maët gia coâng nhôø bieán daïng phaù huûy (löôõi caét cuûa duïng cuï caét coù hình daùng hình hoïc xaùc ñònh hoaëc coù hình daùng hình hoïc khoâng xaùc ñònh). Ngoaøi caùc phöông phaùp gia coâng truyeàn thoáng naøy, coù moät hoï caùc phöông phaùp gia coâng söû duïng nhöõng cô cheá khaùc ñeå taùch phoi trong suoát qua trình gia coâng. Thuaät ngöõ “Gia coâng ñaëc bieät” lieân quan ñeán nhoùm caùc phöông phaùp gia coâng taùch löôïng dö baèng kyõ thuaät khaùc, söû duïng naêng löôïng cô, ñieän, nhieät, hoùa, hoaëc keát hôïp caùc daïng naêng löôïng naøy. Ñaëc bieät, nhöõng phöông phaùp naøy khoâng söû duïng dao caét khi gia coâng thoâng thöôøng. - Caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät ñöôïc söû duïng roäng raõi töø sau theá chieán thöù hai nhaèm ñaùp öùng nhöõng daïng gia coâng Trang -7-
  8. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT ñaëc bieät vaø môùi maø caùc phöông phaùp gia coâng truyeàn thoáng khoâng theå giaûi quyeát ñöôïc. - Nhöõng nhu caàu vaø taàm quan troïng veà maët thöông maïi laãn coâng ngheä cuûa caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät bao goàm : + Nhu caàu gia coâng nhöõng vaät lieäu kim loaïi hay phi kim loaïi môùi phaùt trieån. Nhöõng vaät lieäu môùi naøy thöôøng coù caùc tính chaát ñaëc bieät nhö söùc beàn, ñoä cöùng vaø ñoä deûo cao, raát khoù gia coâng baèng nhöõng phöông phaùp caét goït thoâng thöôøng. + Nhu caàu gia coâng nhöõng chi tieát hình hoïc phöùc taïp, baát bình thöôøng, khoù hoaëc khoâng theå gia coâng baèng phöông phaùp truyeàn thoáng. + Nhu caàu traùnh laøm hoûng beà maët cuûa chi tieát do söï xuaát hieän cuûa caùc öùng suaát phaùt sinh trong gia coâng truyeàn thoáng. - Trong caùc thieát bò bay, ngöôøi ta thöôøng söû duïng vaät lieäu coù ñoä beàn cao. Trong soá ñoù, coù theå keå tôùi laø : hôïp kim Titan, caùc loaïi theùp ñoä beàn cao vaø sieâu beàn, caùc loaïi vaät lieäu phi kim loaïi (Composite, sôïi thuûy tinh, . . .). Caùc hôïp kim Titan coù cuøng ñoä beàn vôùi theùp hôïp kim duøng trong cheá taïo maùy nhöng khoái löôïng rieâng chæ baèng moät nöûa, ñoàng thôøi coù tuoåi thoï choáng aên moøn cao trong haàu heát caùc moâi tröôøng khaéc nghieät. Gia coâng caét goït caùc chi tieát laøm baèng nhöõng kim loaïi môùi laø raát khoù khaên vaø trong moät soá tröôøng hôïp laø khoâng theå ñöôïc. Vì lyù do ñoù khi thieát keá maùy môùi, ñoâi khi ngöôøi ta söû duïng vaät lieäu coù tính chaát söû duïng chöa phaûi laø hoaøn thieän nhö mong muoán nhöng laïi coù tính chaát coâng ngheä ñaït yeâu caàu. Ñieàu naøy laøm giaûm ñi caùc ñaëc tính laøm vieäc vaø ñaëc tröng chaát löôïng cuûa maùy. Vì vaäy treân theá giôùi hieän nay, töông öùng vôùi caùc vaät lieäu môùi ñöôïc phaùt minh, ngöôøi ta phaûi tích cöïc tìm kieám caùc phöông phaùp gia coâng môùi ñeå gia coâng nhöõng vaät lieäu naøy. Trang -8-
  9. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT 1. Theùp 45 2. Theùp 2Cr13 3. Theùp Cr18Ni9Ti 4. Theùp EI 395 5. Theùp 4Cr12Ni8 6. Theùp EI 376 7. Theùp EI 827 a) 8. Hôïp kim EI 867 9. Theùp Jsi 6-Co b) Hình 1.1 : Moái quan heä töông hoã giöõa caùc tính chaát cô-lyù cuûa vaät lieäu beàn noùng (a) vaø coù ñoä beàn cao (b) vôùi khaû naêng gia coâng baèng caét II. Phaân loaïi caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät : Caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät ñöôïc phaân loaïi döïa treân naêng löôïng chuû yeáu ñöa vaøo vuøng gia coâng. Do ñoù ñöôïc chia laøm 4 nhoùm chính : CÔ - ÑIEÄN - NHIEÄT - HOÙA. 1. Nhoùm cô : Naêng löôïng cô ôû ñaây coù daïng khaùc vôùi taùc ñoäng cuûa moät duïng cuï caét thoâng thöôøng ñöôïc söû duïng trong caùc phöông phaùp gia coâng truyeàn thoáng. Söï maøi moøn vaät lieäu cuûa chi tieát gia coâng baèng doøng haït maøi hay doøng löu chaát (hoaëc keát hôïp caû hai) chuyeån ñoäng vôùi vaän toác cao laø moät daïng taùc ñoäng cô ñieån hình cuûa phöông phaùp gia coâng naøy. Trang -9-
  10. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT 2. Nhoùm ñieän : Nhöõng phöông phaùp thuoäc nhoùm naøy söû duïng naêng löôïng ñieän hoùa ñeå taùch boùc vaät lieäu, cô cheá ngöôïc laïi vôùi quaù trình maï ñieän. 3. Nhoùm nhieät : Phöông phaùp naøy duøng naêng löôïng nhieät taùc duïng vaøo nhöõng beà maët laøm vieäc vôùi dieän tích tieáp xuùc nhoû laøm cho lôùp vaät lieäu naøy bò taùch ra baèng caùch noùng chaûy hoaëc bay hôi. 4. Nhoùm hoùa : Haàu heát caùc vaät lieäu (ñaëc bieät laø kim loaïi) ñeàu deã bò taùc ñoäng hoùa hoïc bôûi moät vaøi chaát axít hoaëc chaát aên moøn naøo ñoù. Trong gia coâng hoùa, ngöôøi ta söû duïng söï aên moøn ñoù ñeå boùc taùch lôùp vaät lieäu ôû moät vuøng nhoû treân beà maët chi tieát, trong khi nhöõng beà maët khaùc khoâng gia coâng thì ñöôïc baûo veä. III. Ñaëc tröng cuûa caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät : - Baûng döôùi ñaây neâu leân moät soá toùm taét cuûa caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät. Khi khaûo saùt nhöõng baûng naøy ta caàn nhaéc laïi thoâng soá cuûa phöông phaùp tieän truyeàn thoáng : Ñoä nhaùm beà maët ñaït töø 0,81÷6,1 μm, toác ñoä boùc vaät lieäu töø 2,73÷1,6 m3/s, toác ñoä voøng töø 100÷1000 voøng/phuùt, ñoä chính xaùc coù theå ñaït ñöôïc töø 0,05÷0,08 mm. - Ñaëc tröng cuûa phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät laø coù naêng suaát boùc kim loaïi thaáp so vôùi gia coâng caét goït, coù coâng suaát rieâng raát cao, ñaït ñoä chính xaùc gia coâng cao ôû nhöõng toác ñoä gia coâng thaáp, vaø thöôøng thì ít laøm hoûng beà maët vaät lieäu hôn so vôùi phöông phaùp gia coâng truyeàn thoáng. Trang - 10 -
  11. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT Baûng 1.1 : Phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät baèng phöông phaùp cô. Coâng Vaän toác gia Naêng suaát Ñoä Ñoä nhaùm suaát coâng hay boùc kim chính Phöông phaùp beà maët rieâng vaän toác loaïi xaùc (:m) 3 (HP/cm3. thaâm nhaäp (dm /ph) (mm) ph) (mm/ph) Gia coâng doøng 0,025 ÷ 0,76÷7,6 Thaáp Thaáp haït maøi 0,1524 Gia coâng baèng Phuï thuoäc 0,4÷1,8 Raát thaáp 0,0127 tia nöôùc vaät lieäu Gia coâng tia 1,25÷1,9 1,6 . 103 15÷2540 0,12 nöôùc coù haït maøi Gia coâng baèng 0,4÷1,6 0,8 . 103 12,2 0,5÷3,8 sieâu aâm Baûng 1.2 : Phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät baèng phöông phaùp ñieän hoùa. Coâng Vaän toác gia Ñoä Naêng suaát suaát coâng hay Phöông nhaùm Ñoä chính boùc kim loaïi rieâng vaän toác phaùp beà maët xaùc (mm) (dm3/ph) (HP/cm3. thaâm nhaäp (:m) ph) (mm/ph) 0,001 (W,Mo) Gia coâng 0,0026 (Cl) 0,0254 ÷ 0,4÷1,8 500 2,54÷12,7 ñieän hoùa 0,002(theùp,Al) 0,1254 0,01 (Cu) 0,00016 (Cl) Gia coâng 0,002 (Al) 0,0127 ÷ maøi ñieän 0,2÷0,8 1,5÷3,05 0,0042 (Cu) 0,1524 hoùa 0,0021 (Fe,Ti) Laøm saïch 0,0254 hay bavia baèng 0,4÷1,6 1,5÷3,05 5% ñöôøng ñieän hoùa kính loã Trang - 11 -
  12. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT Baûng 1.3 : Phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät baèng phöông phaùp nhieät. Coâng Vaän toác gia Ñoä Naêng suaát suaát coâng hay Phöông nhaùm boùc kim Ñoä chính rieâng vaän toác phaùp beà maët loaïi xaùc (mm) 3 (HP/cm3. thaâm nhaäp (:m) (dm /ph) ph) (mm/ph) Gia coâng baèng tia löûa 0,8÷2,6 2,5 12,7 0,004÷0,05 0,12 ñieän Gia coâng caét (0,16÷0,5) 0,0025 ÷ daây tia löûa 0,8÷1,6 2,5 100÷254 10-2 0,005 ñieän Gia coâng 0,005 ÷ baèng chuøm 0,8÷6,3 0,8.103 609 152 0,025 ñieän töû Gia coâng 0,0127 ÷ baèng tia 0,8÷6,3 0,5.103 3658 2,54÷101 0,013 Laser Gia coâng baèng doøng hoà 0,6÷12,5 0,16 1,25 2,54÷304 0,5÷3,4 quang Plasma Baûng 1.4 : Phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät baèng phöông phaùp hoùa. Ñoä Naêng Vaän toác gia Coâng suaát Ñoä chính Phöông boùng suaát boùc coâng hay vaän rieâng xaùc phaùp beà maët kim loaïi 3 toác thaâm nhaäp (HP/cm .ph) (mm) (:m) (dm3/ph) (mm/ph) Gia coâng Naêng löôïng 0,025 ÷ 1,6÷6,3 0,5 0,025÷0,05 hoùa hoùa 0,15 Gia coâng 1,6 ÷ 537)2150 0,025 ÷ 0,5 2 0,01÷0,05 quang hoùa 6,35 (A/m ) coâng 0,05 suaát 1 chieàu Trang - 12 -
  13. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT IV. Tính öu vieät cuûa caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät : So vôùi nhöõng phöông phaùp caét goït thoâng thöôøng, caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät coù nhöõng ñaëc tính öu vieät sau ñaây : 1. Coù khaû naêng gia coâng taát caû caùc loaïi vaät lieäu vôùi baát kyø tính chaát cô lyù naøo vì chuùng khoâng aûnh höôûng nhieàu ñeán naêng suaát vaø chaát löôïng. Ñaây laø ñieåm noåi baät nhaát. 2. Khoâng caàn söû duïng caùc duïng cuï chuyeân duøng hoaëc caùc vaät lieäu maøi (tröø phöông phaùp cô ñieän hoùa). 3. Tieát kieäm raát lôùn nguyeân vaät lieäu : nhaát laø khi gia coâng ñaù quyù nhö hoàng ngoïc, kim cöông, thaïch anh vaø caùc loaïi vaät lieäu ñôn tinh theå duøng trong coâng ngheä cheá taïo transitor. 4. Ñaït ñoä chính xaùc gia coâng cao : coù theå gia coâng caùc loã cöïc nhoû hoaëc caùc loã ñoøi hoûi ñoä chính xaùc cao töø 2÷5 μm, gia coâng caùc oáng daãn cuûa heä thoáng thuûy löïc yeâu caàu khoâng coù bavia hoaëc veát xöôùc ôû caùc khôùp noái. 5. Coù theå gia coâng töøng choã treân moät chi tieát raát lôùn 6. Coù khaû naêng hoaøn toaøn cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa, naêng suaát cao. Ñieåm qua caùc ñaëc tính öu vieät keå treân, ta thaáy trieån voïng cuûa caùc phöông phaùp gia coâng ñaëc bieät raát to lôùn. Hieän nay ôû caùc nöôùc coâng nghieäp tieân tieán ñaõ cheá taïo nhieàu loaïi maùy chuyeân duøng cho töøng phöông phaùp gia coâng vaø ñaõ söû duïng roäng raõi trong ngaønh cheá taïo maùy. Trang - 13 -
  14. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT Chöông 2 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG CÔ A - PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG BAÈNG SIEÂU AÂM : ( Ultralsonic Machining - USM ) Muïc tieâu : Sau khi hoïc nghieân cöùu xong chöông naøy, ngöôøi nghieân cöùu coù khaû naêng sau - Hieåu khaùi nieäm gia coâng baèng sieâu aâm. - Hieåu, bieát nguyeân lyù gia coâng baèng sieâu aâm. - Töôøng minh veà cô sôû lyù thuyeát gia coâng baèng sieâu aâm. - Bieát töôøng taän caùc thoâng soá coâng ngheä. - Töôøng minh moät soá coâng ngheä gia coâng baèng sieâu aâm. I. Khaùi nieäm : - Gia coâng baèng sieâu aâm laø truyeàn dao ñoäng vaøo vuøng caét döôùi taàn soá sieâu aâm. Dao ñoäng naøy va ñaäp vaøo haït maøi, haït maøi va ñaäp vaøo vuøng caét taïo neân beà maët caàn gia coâng. - Sieâu aâm laø soùng ñaøn hoài coù taàn soá töø 20 kHz ÷ 1 GHz, nhöng duøng ñeå gia coâng chæ vôùi taàn soá töø 15÷30 kHz. Maùy sieâu aâm duøng ñeå gia coâng caùc chi tieát cheá taïo töø vaät lieäu cöùng vaø doøn nhö thuûy tinh, goám söù, ñaù, germani, hôïp kim cöùng, kim cöông .v.v. II. Nguyeân lyù gia coâng : - Gia coâng baèng sieâu aâm caùc vaät theå raén chuû yeáu laø öùng duïng taùn saéc cuûa sieâu aâm. Trang - 14 -
  15. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT - Gia coâng baèng sieâu aâm caùc vaät theå raén thöïc chaát laø öùùng duïng söï coï saùt cô hoïc cuûa moâi tröôøng hai pha ñeå taïo neân taùc duïng gia coâng. - Giaû thieát trong moät moâi tröôøng chaát loûng toàn taïi chaát raén coù sôïi xoáp. Döôùi taùc duïng cuûa soùng sieâu aâm coù taàn soá trung bình, caùc phaân töû cuûa chaát loûng chuyeån ñoäng theo ñuùng chuyeån ñoäng cuûa aâm tröôøng, coøn phaân töû chaát sôïi thì ñöùng yeân. Sau ñoù do taùc duïng coï saùt cuûa chaát loûng, coù nhöõng phaân töû nhoû rôi ruïng töø caùc sôïi vaät theå raén. Ngöôøi ta coù theå taêng cöôøng taùc duïng ñoù baèng caùch raéc theâm vaøo boät thaïch anh mòn nhö laø moät pha thöù ba. Caùc boät thaïch anh cöùng, saéc caïnh, lô löûng seõ chuyeån ñoäng theo aâm tröôøng, vaø chaát loûng vôùi möùc ñoä chuyeån ñoäng nhieàu hay ít töông öùng vôùi kích thöôùc cuûa chuùng. Trong quaù trình chuyeån ñoäng, chuùng goït giuõa vaät theå raén. Hình 2.1 : Nguyeân lyù gia coâng - Nguyeân lyù gia coâng moät caùch toång quaùt : . Dao ñoäng coù taàn soá töø 18-30 kHz ñöôïc maùy phaùt sieâu aâm (6) truyeàn ñeán boä bieán töø (5). Taïi ñaây dao ñoäng bieán thaønh dao Trang - 15 -
  16. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT ñoäng cô hoïc, coù cuøng taàn soá, coøn bieân ñoä dao ñoäng trong khoaûng 5÷10 μm, ñeå coù theå nhaän ñöôïc bieân ñoä dao ñoäng caàn thieát cho vieäc gia coâng 30÷80 μm caàn phaûi coù thanh truyeàn (4) ñaët sau boä bieán töø (5). . Duïng cuï (3) coù hình daïng theo yeâu caàu gia coâng ñuôïc laép vaøo ñaàu cuûa thanh truyeàn (4). Dung dòch haït maøi (7) ñöôïc ñöa vaøo vuøng gia coâng ôû phía ñaàu duïng cuï. Toång hôïp chuyeån ñoäng (2) ñöôïc gaù ñaët treân baøn maùy (1) baøn maùy coù theå chuyeån ñoäng theo hai phöông thaúng ñöùng do ñaàu maùy thöïc hieän. . Khi chi tieát gia coâng coá ñònh thì coù theå gia coâng ñöôïc loã thoâng hoaëc loã khoâng thoâng, loã ñònh hình hoaëc cong, caét raõnh, caét ñöùt . . . neáu cung caáp cho phoâi hoaëc dung dòch theâm moät chuyeån ñoäng phuï thì coù theå thöïc hieän ñöôïc caùc nguyeân coâng phay, maøi, tieän, caét ñöùt, caét rieâng. - Ñeå gia coâng baèng sieâu aâm, caàn phaûi coù maùy phaùt sieâu aâm. Sieâu aâm ñöôïc daãn vaøo ñaàu bieán töø ñeå taïo neân caùc dao ñoäng cô hoïc coù bieân ñoä caàn thieát. Thieát bò naøy laøm vieäc treân cô sôû söï thay ñoåi chieàu daøi cuûa moät soá kim loaïi (hieän töôïng “co ngaén nhieãm töø”) nhö saét, nikel, cobal vaø caùc hôïp kim cuûa chuùng, döôùi taùc ñoäng cuûa ñieän tröôøng hoaëc töø tröôøng. Hieän töôïng naøy ñöôïc goïi laø töø giaûo vaø ñaàu bieán töø laø thaønh phaàn chính yeáu trong maùy gia coâng baèng sieâu aâm. - Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñaàu bieán töø ñöôïc trình baøy nhö hình 2.2. Doøng ñieän coù taàn soá cao cuûa maùy phaùt sieâu aâm ñöôïc ñöa vaøo cuoän daây kích thích 2 taïo neân töø tröôøng thay ñoåi coù cuøng taàn soá taùc ñoäng vaøo loõi 1 cuûa boä rung ñoäng. Loõi 1 ñöôïc cheá taïo töø caùc taám kim loaïi coù tính töø giaûo. Ñeå söû duïng ñaëc tính töø giaûo toát hôn, ta taïo theâm moät töø tröôøng khoâng ñoåi baèng hai cuoän daây töø hoùa 4 laép treân loõi töø 3. Dao ñoäng doïc xuaát hieän do töø giaûo trong boä rung ñoäng coù bieân ñoä töø 5÷10 μm ñöôïc truyeàn qua thanh truyeàn 6. Thanh naøy ñöôïc laép giöõa hai voøng keïp 5, Trang - 16 -
  17. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT laøm nhieäm vuï khueách ñaïi bieân ñoä dao ñoäng leân giaù trò caàn thieát laø 30÷80 μm vaø truyeàn ñeán duïng cuï caét 7 laép ôû cuoái thanh truyeàn. Dung dòch haït maøi ñöôïc ñöa vaøo giöõa maët duïng cuï caét 7 vaø chi tieát gia coâng 8. Noù chuyeån ñoäng vôùi taàn soá cao, taïo neân va ñaäp laáy ñi löôïng kim loaïi treân beà maët chi tieát. Haït maøi thöôøng duøng laø carbid bo, carbid silic, Corun, kim cöông coù côõ loaïi töø 280÷400. Chaát loûng mang haït maøi coù daïng huyeàn phuø coù theå laø nöôùc, daàu löûa, daàu coâng nghieäp. Dung dòch maøi ñöôïc ñöa vaøo vuøng gia coâng döôùi daïng töôùi. Trong tröôøng hôïp gia coâng loã saâu hôn 5mm, phaûi duøng dung dòch coù aùp suaát ñöa qua loã ñöôïc hình thaønh beân trong duïng cuï hoaëc chi tieát gia coâng. Vaät lieäu duïng cuï thöôøng duøng laø theùp 45, 40Cr, Y8A, Y10A .v.v. Khi gia coâng hôïp kim cöùng, naêng suaát coù theå ñaït 200 mm3lf; ñoä nhaùm 0,16
  18. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT III. Cô sôû lyù thuyeát cuûa gia coâng baèng sieâu aâm : 1) Moät soá khaùi nieäm cô baûn : - Nguoàn aâm laø moät vaät ñaøn hoài, noùi chính xaùc hôn laø moät moâi tröôøng ñaøn hoài coù theå taïo ra vaø truyeàn dao ñoäng vaøo moâi tröôøng tieáp xuùc vôùi noù. - AÂm löôïng laø coâng suaát aâm tính treân ñôn vò dieän tích beà maët (erg/s.cm2 = 10-7 W/cm2). - Aùp suaát aâm laø aùp suaát aâm sinh ra trong moâi tröôøng do söï dao ñoäng aâm (dyn/cm2 = bar). - Cöôøng ñoä aâm laø moät thoâng soá vaät lyù do aâm löôïng vaø aùp suaát xaùc ñònh (phoân). - AÂm nghe ñöôïc coù taàn soá töø 20 Hz ñeán 15 kHz. AÂm coù taàn soá döôùi 20 Hz goïi laø aâm hoàng ngoaïi. AÂm coù taàn soá treân 16 kHz goïi laø sieâu aâm. AÂm coù cöôøng ñoä treân 130 phoân goïi laø sieâu cao aâm. Hình 2.3 : Caùc vuøng aâm thanh Trang - 18 -
  19. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT - Nguoàn phaùt dao ñoäng ôû vuøng sieâu aâm ñöôïc khaûo saùt vôùi tính caùch laø nguoàn aâm. Cô cheá kích thích dao ñoäng khoâng aûnh höôûng ñeán xaùc suaát xuaát hieän cuûa dao ñoäng, xaùc suaát naøy chæ phuï thuoäc vaøo naêng löôïng nguoàn aâm vaø tính ñaøn hoài cuûa moâi tröôøng dao ñoäng. Vì moïi nguoàn aâm ñeàu coù theå duøng ñeå kích thích ra sieâu aâm, neáu aâm löôïng cuûa noù giaûm ñeán möùc thích hôïp. Ngaøy nay ñoái vôùi nguoàn phaùt aâm cô hoïc, thay vì phaûi taïo taàn soá cao, ngöôøi ta ñoøi hoûi noù phaûi cho aâm löôïïng lôùn, bôûi vì trong vuøng sieâu cao aâm vieäc gia coâng vaät lieäu tieán haønh trong nhöõng ñieàu kieän thuaän lôïi. - Caùc yeâu caàu ñoái vôùi nguoàn aâm : + Coù khaû naêng hoøa aâm. + AÂm löôïng coù theå bieán ñoåi. + OÅn ñònh. + Khaû naêng phaùt soùng toát. + Coù taàn soá thích hôïp. + Coâng suaát lôùn. - Trong kyõ thuaät sieâu aâm, thoâng thöôøng taùc duïng vaät lyù cuûa doøng ñieän ñöôïc duøng ñeå kích thích dao ñoäng. Qui trình thuaän laø bieán dao ñoäng ñieän thaønh dao ñoäng cô, coøn qui trình nghòch thì bieán dao ñoäng cô thaønh dao ñoäng ñieän. Nhö vaäy thieát bò chuyeån ñoåi khoâng nhöõng ñöôïc söû duïng nhö nguoàn aâm, maø coøn ñöôïc söû duïng nhö moät boä thu aâm. - Coâng vieäc quan troïng nhaát laø phaûi löïa choïn chính xaùc nhöõng nguyeân lyù vaø phöông tieän ñeå coù theå laøm ra boä phaùt aâm coù hieäu suaát cao, coâng suaát lôùn, coù daõy taàn soá phaùt aâm roäng. Chæ coù moät ít boä chuyeån ñoåi dao ñoäng coù theå thoûa maõn caùc yeâu caàu treân. - Caùc thieát bò gia coâng söû duïng trong coâng ngheä cheá taïo maùy chuû yeáu hoaït ñoäng vôùi maùy phaùt duøng töø giaûo laøm nguoàn phaùt dao ñoäng, thænh thoaûng duøng ñieän giaûo. Do vaäy döôùi ñaây chæ ñeà caäp ñeán loaïi töø giaûo. Trang - 19 -
  20. PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG ÑAËC BIEÄT 2) Hieän töôïng töø giaûo : Δh Lo Lmax Hình 2.4 : Sô ñoà nguyeân lyù cuûa hieän töôïng töø giaûo. - Ñoù laø hieän töôïng maø moät thanh hoaëc moät oáng baèng vaät lieäu töø ñaët trong töø tröôøng song song vôùi truïc doïc cuûa noù, thì chieàu daøi cuûa noù bò bieán ñoåi. Coù theå xaùc ñònh ñöôïc söï bieán ñoåi kích thöôùc cuûa vaät saét töø do taùc dung cuûa töø giaûo baèng caùc bieåu thöùc quan heä vôùi tính chaát cô hoïc vaø töø tính. - Xuaát phaùt töø 2 bieåu thöùc veà vaät lieäu töø döôùi ñaây : σγ = ƒ (Β , εγ) ; Η = ƒ′ (Β , εγ ) Trong ñoù : σ( : ÖÙng suaát ñaøn hoài do töø tröôøng gaây ra. ε( : Bieán ñoåi hình daùng do töø tröôøng gaây ra. H : Cöôøng ñoä töø tröôøng. Ñaïo haøm toaøn phaàn r vaø H coù : ∂σ r ∂σ r dω r = . dB + . dε r ∂B ∂ε r ∂H ∂H dH = . dB + . dε r ∂B ∂ε r Trang - 20 -
Đồng bộ tài khoản